CN105101427B

CN105101427B - 一种载波聚合系统的资源分配方法和装置

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Publication number: CN105101427B
Application number: CN201410213499.4A
Authority: CN
Inventors: 唐宏; 田燕; 李兆玉; 余瑶; 曾迪; 黄锐
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2018-10-09
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN105101427A

Abstract

本发明涉及一种载波聚合系统的资源分配方法，属于无线通信技术领域，该方法包括：基站根据不同频段覆盖范围变化的相对值，确定成分载波的划分阈值；根据所划分的阈值把小区所配置的成分载波分为Ⅰ类型载波、Ⅱ类型载波和Ⅲ类型载波；然后网络侧根据终端需求和终端位置为其选择合适类型的载波并进行资源分配。本发明还公开一种载波聚合系统资源分配的装置，该装置中，分为阈值判定模块、载波分类模块、载波选择模块、资源分配模块。采用本发明的方法及装置，可避免由于不同成分载波不同的无线传播特性所导致的小区内用户终端无法合理使用资源的问题，同时，可以降低基站的无线资源管理结构复杂度和终端功耗，有效地提高系统整体性能。

Description

一种载波聚合系统的资源分配方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种载波聚合系统的资源分配方法和装置。

背景技术

随着网络的普及化、终端的智能化，以及视频会议、手机电视和在线游戏等业务和应用的呈现，未来的移动通信系统需要更大的系统传输带宽，来支持多样化的移动业务和高速的数据传输速率。然而由WRC分配给IMT的候选带宽可以看到，分配给移动通信的带宽都是不连续的，未来移动通信系统的高带宽需求与有限的不连续的频谱分配现状矛盾尖锐，如何有效利用不连续频谱，将频谱资源整合，提高频谱利用率和扩大系统带宽，成为了通信行业急需解决的问题。

作为国际上主流的通信标准化组织之一的3GPP，在 3GPP TS36.913技术标准中引入了载波聚合技术。载波聚合（Carrier Aggregation CA）技术，是指对若干个带宽满足一定要求的载波，按照一定的方式聚合起来形成更大的系统传输带宽，以支持更高的数据速率，同时又后向兼容LTE R8/9 UE，其中聚合的载波被称为成分载波（Component CarrierCC）。载波聚合由于其有效性、灵活性和兼容性，不仅大幅提高了LTE-A系统的峰值速率，还可以充分利用离散、分片的频谱，对于日益短缺的带宽资源来说，不仅解决了当前移动通信系统对高带宽的需求，而且提高了系统整体的带宽资源利用率，由此可见载波聚合在未来移动通信系统演进中起到了相当重要的作用。

根据WRC分配给IMT的候选带宽可以看到，载波聚合的潜在频谱大部分都位于高频段或者低频段，且是不连续的。由于高频段和低频段的无线电波传输特性非常不同如覆盖距离，那么不合理的成分载波分配会导致系统资源的严重浪费；且当同时对高频段和低频段的频谱资源进行调度时，系统资源分配和终端无线射频也会变得非常复杂。

在专利文献CN 102143531 A中公开了一种载波聚合系统的载波管理方法、基站及系统。该方法是网络侧为终端分配一个工作载波组，以及和终端协作维护至少一个备用载波组，来实现多载波系统下载波的分配、管理与维护。在专利文献CN 103222320 A中公开了一种载波聚合调度装置、载波聚合调度方法，以合理有效的分配多个载波资源。在专利文献CN 102238748 A中公开了一种载波聚合系统中的联合调度的方法及其装置。该发明通过在调度器之间传递调度结果，使得一个调度器进行调度时，综合考虑其它调度器的调度结果，进而使得用户更为可能地在该用户更为适合的频带上被调度，以充分利用用户在各个频带上的不同性能，能够获得更高的系统吞吐量。在专利文献CN 102083150 A中公开了一种载波聚合中的组成载波选择方法及装置，用于解决载波聚合技术中，由于载波选择不当，导致小区间干扰使载波聚合效果下降，基站对载波的调度复杂度过高、灵活性严重下降的技术问题。

然而申请人在研究中发现：现有的载波聚合系统资源分配技术中，多是以避免各成分载波间干扰和提高系统吞吐量为目的来进行的。这些资源分配技术在一定程度上改善了系统性能，但它们没有考虑由于不同成分载波，特别是高低频段覆盖范围严重不同而导致的系统小区用户不能合理利用资源，及其跨高低频段时资源调度过程复杂性和用户终端功耗大的问题，这一问题将会导致系统性能下降和资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种载波聚合系统的资源分配方法和装置，充分利用各个频段无线传播特性，对载波聚合小区所配置的成分载波进行分类并配置合适的资源调度器，从而避免了由于高低频段不同的无线传播特性而导致的资源不能合理分配所造成的浪费，同时降低了系统资源调度的复杂性和用户终端的功耗。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明总的构思是：基站根据不同频段覆盖范围变化的相对值确定成分载波的划分阈值；由所划分的阈值对该系统小区所配置的成分载波进行分类，并把各成分载波的所属类型填充到成分载波类型指示子字段；然后根据每一类型载波的无线传播特点及其资源数给系统配置资源调度器；最后，当用户终端请求服务时，基站将用户终端位置信息填充到用户终端位置信息标识子字段；同时网络侧为终端选择合适的成分载波并将所选择的成分载波信息填充到资源控制字段；当网络侧为终端选定了成分载波之后，由管理该成分载波的资源调度器来为此用户进行资源分配。

本发明提出的载波聚合系统的资源分配方法包括如下步骤：

1、基站确定不同频率成分载波的划分阈值；

2、根据所划分的阈值对该系统小区所配置的成分载波进行分类；

3、然后网络侧根据终端的业务需求和终端所处的位置为其选择合适的成分载波，之后在所选择的成分载波上进行资源分配。

其中，所述基站确定所述划分阈值所依据的是：不同频段覆盖范围变化的相对值。

其中，根据所划分的阈值对系统小区所配置的成分载波进行分类，分为Ⅰ类型载波、Ⅱ类型载波和Ⅲ类型载波。

其中，Ⅰ类型载波的每一个成分载波配置一个资源调度器，Ⅲ类型载波的所有成分载波配置一个资源调度器，Ⅱ类型载波根据实际情况以均衡每一个资源调度器所管理的资源为目的来进行分配。

其中，所述Ⅱ类型的成分载波根据实际情况以均衡每一个资源调度器所管理的资源为目的来进行分配，具体包括：当Ⅰ类型载波的资源调度器所管理的资源数不等于Ⅲ类型载波的资源调度器所管理的资源数时，则把Ⅱ类型载波分别配置到Ⅰ和Ⅲ类载波的资源调度器内，目的是均衡所有资源调度器内资源的同时，尽可能的减少所配置的资源调度器个数；否则给Ⅱ类型载波单独配置资源调度器。

其中，所述选择合适类型的载波，具体包括：基站根据终端所处的位置，从资源控制命令中优先选择类型编号大的载波，判断所选择载波上的可用资源是否满足用户终端的业务需求，如果是，则资源控制命令把基站允许用户接入的载波类型信息反馈给用户终端；否则，基站从资源控制命令中为所述终端选择类型编号小的成分载波接入，直到满足所述终端需求为止。

其中，所述资源控制命令，具体包括：资源控制命令字段的格式；生成及填充所述字段中各子字段的内容。

其中，所述资源控制命令字段的格式，具体包括：所述成分载波类型指示子字段、用户终端位置信息标识字段、资源控制字段和资源控制命令反馈字段。

其中，所述生成及填充所述字段中各子字段的内容，具体包括：基站将小区中每一个成分载波所属类型编号，填充到所述成分载波分组类型指示子字段；基站将用户终端位置信息填充到用户终端位置信息标识字段；基站将选择合适类型的载波的判定结果填充到资源控制字段；并将所述信息反馈填充到资源控制命令反馈字段。

本发明进一步提出一种载波聚合系统的资源分配装置，该装置具体包括：阈值判定模块、载波分类模块、载波选择模块、资源分配模块；其中，阈值判定模块，用于基站确定所述的划分阈值；载波分类模块，用于根据所述的划分阈值对所配置的成分载波进行分类；载波选择模块，用于根据终端的业务需求和终端所处的位置为其选择合适的成分载波；资源分配模块，用于执行每一个成分载波上无线资源的分配。

其中，该系统进一步包括：命令格式设置模块、子字段内容生成及填充模块和字段生成模块；其中，命令格式设置模块，用于基站设置资源控制命令字段的格式；子字段内容生成及填充模块，用于生成及填充字段中各子字段的内容；字段生成模块，用于生成资源控制字段和资源控制命令反馈字段。

其中，所述资源控制命令反馈字段的格式，具体包括：用户终端标识字段、资源控制字段；其中，基站将所述用户终端标识信息填充到所述用户终端标识字段；基站将所选择的成分载波信息填充到资源控制字段。

采用本发明的方法及装置，利用成分载波的估计覆盖半径变化相对值来判断成分载波的所属分类，根据各分组类的特点判断成分载波资源调度器的配置，以及根据用户需求、用户位置和各资源调度器内资源情况来判断用户所选择的成分载波，提高了系统资源的利用率，避免了由于不同成分载波不同的无线传播特性所导致的小区内用户终端无法合理使用资源的问题，同时使得基站的无线资源管理结构复杂度和终端功耗得以减少，保证了系统资源的合理分配，有效地提高系统整体性能。

本发明贴近实际，操作简单，能够较好的指导完成载波聚合系统的资源分配过程，具有较好的实际利用价值和经济效益。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

图1 本发明方法中小区所配置成分载波示意图；

图2 本发明方法的实现流程简图；

图3 本发明实施例的实现流程示意图；

图4 本发明提供的一种载波分类模块的一实施例实现示意图；

图5 本发明方法中资源控制命令组示意；

图6 本发明提供的一种装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所提供的一种载波聚合系统的资源分配方法和装置进行更详细的说明。

图1为一种小区配置成分载波示意图，其中R_i表示频率为f_i的成分载波CC_i的估计覆盖半径，图中假设该小区配置了4个CC_i，工作频率依次为f₁=450MHz、f₂=800 MHz、f₃=2300MHz和f₄=3500 MHz，带宽依次为20M、20M、10M 和10M。

图2为一种载波聚合系统的资源分配方法实现流程简图，包括以下步骤：

步骤201、由基站确定所述的划分阈值。

步骤202、根据所划分的阈值对系统小区所配置的成分载波进行分类。

步骤203、当终端进行RRC连接后，网络侧根据终端的业务需求和终端所处的位置为其选择合适的成分载波。

步骤204、选定了载波分组之后，在所选择的成分载波上进行资源块分配。

图3为本发明的具体实现流程示意图，包括以下步骤：

步骤301、基站根据不同频段覆盖距离变化的相对值确定所述划分阈值D_th1和D_th2。

步骤302、根据所划分的阈值对系统小区所配置的成分载波进行分类。

步骤303、通过比较d_i与D_th1和D_th2大小关系来判定成分载波所属的分类，如果d_i>D_th1,则成分载波i属于Ⅰ类型载波；如果d_i<D_th2,则成分载波i属于Ⅲ类型载波；否则，成分载波i属于Ⅱ类型载波。根据图1所配置的成分载波，CC₁、CC₂属于Ⅰ类型载波、CC₃属于Ⅱ类型载波，CC₄属于Ⅲ类型载波。

这里，进一步的，Ⅰ类型载波，由于成分载波之间的覆盖距离变化的相对值很大，则每一个成分载波配置一个资源调度器；Ⅲ类型载波，由于所有成分载波覆盖距离变化相对值非常小，则给所有成分载波配置一个资源调度器；Ⅱ类型载波，成分载波覆盖距离变化相对值介于上述两者之间，则根据实际情况以均衡每一个资源调度器所管理的资源为目的来进行分配。

其中，图4为一种载波分组模块一实施例实现示意图，图中CC₁、CC₂属于Ⅰ类型载波、CC₃属于Ⅱ类型载波，CC₄属于Ⅲ类型载波，其中给出了一种资源管理结构，即一种资源调度器的配置。

步骤304、基站获取用户的位置信息和所请求接入业务的QoS需求，综合考虑各个资源调度器内可用资源的情况，开始为用户终端选择成分载波分类，并生成资源控制命令。

其中所述资源控制命令组格式如图5所示，具体包括：成分载波分组类型指示子字段、用户终端位置信息标识子字段、资源控制字段、资源控制命令反馈字段。

步骤305、基站综合上述各种信息，从资源控制命令中优先选择类型编号大的成分载波，判断所选择分组的资源调度器内的可用资源是否满足用户终端的业务需求，如果是，则由资源控制命令把基站允许用户终端接入的载波类型信息反馈给用户；否则，基站从资源控制命令中为所述终端选择类型编号小的成分载波，直到满足所述终端需求为止。

步骤306、基站根据资源控制命令反馈信息，允许用户终端接入上述所选择的成分载波。

这里，资源控制命令反馈字段的格式，具体包括：用户终端标识字段、资源控制字段；其中，基站将所述用户终端标识信息填充到所述用户终端标识字段；基站将所选择的成分载波信息填充到资源控制字段。

步骤307、上述步骤之后，由用户终端所接入载波的资源调度器为所述终端进行资源块的分配。

可见，本发明最大的特征是利用成分载波的估计覆盖半径变化相对值来判断成分载波的所属分类，根据各分组类的特点判断成分载波资源调度器的配置，以及根据用户需求、用户位置和各资源调度器内资源情况来判断用户所选择的成分载波，提高了系统资源的利用率，同时使得基站的无线资源管理结构复杂度和终端功耗得以减少，有效地提高系统整体性能。

本发明所列举的实施方式如上所述，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的一个案例，并非用以限定本发明。在不背离本发明思想以及实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明在实施的形式上或细节上做出各种相应的修改和变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种载波聚合系统的资源分配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）基站确定不同频段成分载波的划分阈值；

（2）根据所划分的阈值把系统小区所配置的成分载波进行分类；

（3）网络侧根据终端的业务需求和终端所处的位置为其选择合适的成分载波；

（4）当选定了成分载波之后，由所配置的资源调度器在所述成分载波上进行资源块的分配；

所述步骤（2）根据所述划分阈值把系统所配置的成分载波进行分类，分别为Ⅰ类型载波、Ⅱ类型载波和Ⅲ类型载波；

所述Ⅰ类型载波的每一个成分载波配置一个资源调度器，所述Ⅲ类型载波的所有成分载波配置一个资源调度器，所述Ⅱ类型载波根据实际情况以均衡每一个资源调度器所管理的资源为目的来进行分配；

所述Ⅱ类型载波根据实际情况以均衡每一个资源调度器所管理的资源为目的来进行分配，具体包括：当Ⅰ类型载波的资源调度器所管理的资源数不等于Ⅲ类型载波的资源调度器所管理的资源数时，则把Ⅱ类型载波分别配置到Ⅰ和Ⅲ类载波的资源调度器内，目的是均衡所有资源调度器内资源的同时，尽可能的减少所配置的资源调度器个数；否则给Ⅱ类型载波单独配置资源调度器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中基站确定所述划分阈值的依据是：不同频段覆盖范围变化的相对值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）的选择合适类型的载波，具体包括：基站根据终端所处的位置，从资源控制命令中优先选择类型编号大的成分载波，判断所选择载波上的可用资源是否满足用户终端的业务需求，如果是，则资源控制命令把基站允许用户接入的载波类型信息反馈给用户终端；否则，基站从资源控制命令中为所述终端选择类型编号小的成分载波接入，直到满足所述终端需求为止。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述资源控制命令，具体包括：资源控制命令字段的格式；生成及填充所述字段中各子字段的内容。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述资源控制命令字段的格式，具体包括：所述成分载波类型指示子字段、用户终端位置信息标识字段、资源控制字段和资源控制命令反馈字段。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成及填充所述字段中各子字段的内容，具体包括：基站将小区中每一个成分载波所属类型编号，填充到所述成分载波分组类型指示子字段；基站将用户终端位置信息填充到用户终端位置信息标识字段；基站将权利要求3的判定结果填充到资源控制字段；并将所述信息反馈填充到资源控制命令反馈字段。

7.一种载波聚合系统的资源分配装置，其特征在于，该装置具体包括：阈值判定模块、载波分类模块、载波选择模块和资源分配模块；其中，

阈值判定模块，用于基站确定划分阈值；

载波分类模块，用于根据所述划分阈值对所配置的成分载波进行分类；

载波选择模块，用于根据终端的业务需求和终端所处的位置为其选择合适的成分载波；

资源分配模块，用于通过所配置的资源调度器在成分载波上进行资源块的分配；

所述载波选择模块选择合适类型的成分载波，具体包括：基站根据终端所处的位置，从资源控制命令中优先选择类型编号大的成分载波，判断所选择载波上的可用资源是否满足用户终端的业务需求，如果是，则由资源控制命令把基站允许用户接入所述载波的信息反馈给用户终端；否则，基站从资源控制命令中为所述终端选择类型编号小的成分载波，直到满足所述终端需求为止。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该系统进一步包括：命令格式设置模块、子字段内容生成及填充模块和字段生成模块；其中，命令格式设置模块，用于基站设置资源控制命令字段的格式；子字段内容生成及填充模块，用于生成及填充字段中各子字段的内容；字段生成模块，用于生成资源控制字段和资源控制命令反馈字段。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述资源控制命令反馈字段的格式，具体包括：用户终端标识字段、资源控制字段；其中，基站将所述用户终端标识信息填充到所述用户终端标识字段；基站将所选择的成分载波信息填充到资源控制字段。